CN112362105A - 一种精密电阻、气压及温度信息测量记录方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种精密电阻、气压及温度信息测量记录方法及系统，包括数据采集模块和数据处理模块；数据采集模块包括采集卡、精密电阻测量模块、气压电流信号处理模块、温度电压信号处理模块；数据采集卡能够同时对满足采集条件的电阻电压、气压电压、温度电压信号进行采集，并且采集速率可调，通过数据处理模块实时记录、分析和显示处理后的数据，实现了先对传感器信号进行先预处理，再采集的过程，同时还具备自动记录及记录文件自动命名功能，能够实时显示测量数据和数据变化趋势，填补了市场关于这类产品的空缺。

Description

一种精密电阻、气压及温度信息测量记录方法及系统

技术领域

本发明涉及一种数据采集系统，具体涉及一种精密电阻、气压及温度信息测量记录方法及系统。

背景技术

市面没有现成的满足对精密电阻以及气压、温度信息测量记录的产品和操作方法。现有技术中有数据采集卡，但仅对已预处理的信号进行采集，无法直接对传感器信号进行先预处理，再采集；而现有的电阻测量显示模块含模数转换以及总线通讯功能，无法与采集卡兼容，这就使得采集卡无法同时采集电阻、气压、温度信号(包括同时采集的时间戳)；本发明针对上述问题提出了一种精密电阻、气压及温度信息测量记录方法及系统，实现采集卡同时采集电阻、气压、温度信号(包括同时采集的时间戳)并设计一种具有数据分析处理功能的数据处理模块进行显示和保存。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种精密电阻、气压及温度信息测量记录方法及系统，实现采集卡同时采集电阻、气压、温度信号(包括同时采集的时间戳)，并对采集到的电阻、气压、温度信号进行数据分析处理记录对应的电阻阻值、气压值和温度值。

本发明通过下述技术方案实现：

一种精密电阻、气压及温度信息测量记录方法，包括以下步骤：

S1、接收数据采集模块对采集到电阻电压信号、气压电压信号和温度电压信号模数转换后的电阻、气压和温度电压信号的数字量；

S2、建立关于电阻的一元一次函数、关于气压的一元一次函数和关于温度的一元三次函数；

S3、将所述电阻、气压和温度电压信号的数字量输入到关于电阻的一元一次函数、关于气压的一元一次函数和关于温度的一元三次函数中进行计算得到对应的电阻阻值、气压值和温度值；

S4、绘制以所述电阻阻值为纵坐标、以时间为横坐标的电阻变化曲线，以所述气压值为纵坐标、以时间为横坐标的气压变化曲线，以所述温度值为纵坐标、以时间为横坐标的温度变化曲线；

S5、对所述电阻变化曲线、气压变化曲线和温度变化曲线进行实时显示；

S6、对所述电阻阻值、气压值和温度值进行实时存储。

现在市面没有现成的满足对毫欧级精密电阻以及气压、温度信息同时测量记录的产品和上位机软件对数据进行处理。现有技术中有数据采集卡，但仅对已预处理的信号进行采集，无法直接对传感器信号进行先预处理，再采集；而现有的电阻测量显示模块含模数转换以及总线通讯功能，无法与采集卡兼容，这就使得采集卡无法同时采集电阻、气压、温度信号，本发明通过上述过程可以实现同时采集电阻、气压、温度信号，并对数据进行分析处理，实时记录显示。

进一步地，还包括存储开始采集的起始时刻的时间戳。

进一步地，将所述电阻阻值、气压值和温度值以文本格式进行存储，并用开始采集的起始时刻命名所述文本格式文档所在的文件夹。

进一步地，精密电阻信息测量记录的范围为1mΩ～100mΩ；气压信息测量记录的范围为0-1.6MPa；温度信息测量记录的范围为-200℃～600℃。

进一步地，由于现有技术中采集卡仅对已预处理的信号进行采集，无法直接对传感器信号进行先预处理再采集，因此，本发明利用所述数据采集模块对数据先预处理，包括采集卡、精密电阻测量模块、气压电流信号处理模块和温度电压信号处理模块，其中，

所述精密电阻测量模块对待测电阻两端的电压信号进行测量和处理，得到满足采集卡采集条件的电阻电压信号，电阻电压信号导入到采集卡；

气压电流信号处理模块对气压传感器输出的电流信号进行处理得到满足采集条件的气压电压信号，气压电压信号导入到采集卡；

温度电压信号处理模块对温度传感器输出的电压信号进行参数配置得到满足采集条件的温度电压信号，温度电压信号导入到采集卡；

所述数据采集卡与所述精密电阻测量模块、气压测量模块和温度测量模块通信连接，对满足采集条件的电阻电压信号、气压电压信号和温度电压信号同时进行采集，并将采集到的电阻电压信号、气压电压信号和温度电压信号分别转化为电阻、气压和温度电压信号的数字量。

进一步地，由于现有技术中的精密电阻测量模块，都与存储、显示、通讯功能集成于一体，没有单独的、可以直接满足采集卡输入信号要求的测量模块，而且由于待测电阻两端的电压差信号非常微小，这些微小信号里除了待测电阻本身的电压差信号，还有因环境中的电磁和振动带来的高频干扰信号，这些干扰信号会使采集卡无法直接对电阻的电压信号进行采集，为使采集到的待测信号的真实、准确和稳定，本发明的所述精密电阻测量模块包括精密恒流源电路、信号放大电路和输出限幅保护电路和噪声处理电路，所述噪声处理电路设置在所述信号放大电路和输出限幅保护电路之间，所述噪声处理电路一端连接所述信号放大电路，另一端连接所述输出限幅保护电路；

其中，所述精密恒流源电路连接在待测电阻两端用于提供恒定电流；

所述信号放大电路连接在待测电阻两端用于放大待测电阻两端的电压差信号，得到放大后的电压信号；

所述噪声处理电路对所述放大后的电压信号进行降噪处理，得到降噪后的电压信号；

所述输出限幅保护电路将所述降噪后的电压信号进行限幅，输出满足采集卡采集条件的电阻电压信号。

其中噪声处理电路，用于滤除高频干扰信号，提升了有效信号的占比，使数据采集卡采集到的信号更加准确。

进一步地，所述满足采集条件的电阻电压信号与待测电阻阻值成比例，所述满足采集条件的气压电压信号与输入电流信号成比例，使得采集卡能够直接对数据进行采集。

进一步地，所述数据采集模块的采集卡的采集速率可调，且采集时长高于10分钟。

另外，本发明提供了一种精密电阻、气压及温度信息测量记录系统，包括数据采集模块和数据处理模块，所述数据采集模块和所述数据处理模块通信连接；

所述数据采集模块采集电阻电压信号、气压电压信号和温度电压信号并对所述电阻电压信号、气压电压信号和温度电压信号进行模数转换得到电阻、气压和温度电压信号的数字量，并将电阻、气压和温度电压信号的数字量传输给所述数据处理模块；

所述数据处理模块对接收到的所述电阻、气压和温度电压信号的数字量进行处理转换，得到对应的电阻阻值、气压值和温度值，并对所述电阻阻值、气压值和温度值进行实时显示和存储。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本发明一种精密电阻、气压及温度信息测量记录方法及系统，先通过精密电阻测量模块、气压电流信号处理模块、温度电压信号处理模块对需要采集的数据进行预处理得到满足采集条件的电压信号，使数据采集卡能够同时对满足采集条件的电阻电压、气压电压、温度电压信号进行采集，并且采集速率可调，通过数据处理模块实时记录、分析和显示处理后的数据，同时还具备自动记录及记录文件自动命名功能，能够实时显示测量数据和数据变化趋势。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明系统结构示意图；

图2为本发明方法流程图；

图3为精密电阻测量模块的结构示意图；

图4为一种实施方式数据处理模块开始采集操作界面；

图5为一种实施方式数据处理模块数据存储格式界面；

图6为一种实施方式数据处理模块数据采集结束操作界面；

图7为一种实施方式数据处理模块数据界面初始化操作界面。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的结构、电路、材料或方法。

在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。

在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

实施例1

由于现在市面没有现成的满足对毫欧级精密电阻以及气压、温度信息同时测量记录的产品和上位机软件对数据进行处理。现有技术中有数据采集卡，但仅对已预处理的信号进行采集，无法直接对传感器信号进行先预处理，再采集；而现有的电阻测量显示模块含模数转换以及总线通讯功能，无法与采集卡兼容，这就使得采集卡无法同时采集电阻、气压、温度信号。

针对上述问题，如图1所示，本发明提供了一种精密电阻、气压及温度信息测量记录系统，包括数据采集模块和数据处理模块，所述数据采集模块和所述数据处理模块通信连接；

所述数据采集模块采集电阻电压信号、气压电压信号和温度电压信号并对所述电阻电压信号、气压电压信号和温度电压信号进行模数转换得到电阻、气压和温度电压信号的数字量，并将电阻、气压和温度电压信号的数字量传输给所述数据处理模块；

所述数据处理模块对接收到的所述电阻、气压和温度电压信号的数字量进行处理转换，得到对应的电阻阻值、气压值和温度值，并对所述电阻阻值、气压值和温度值进行实时显示和存储。

具体地，为满足采集卡不仅对已预处理的信号进行采集，还可直接对传感器信号进行先预处理再采集，所述数据采集模块包括采集卡、精密电阻测量模块、气压电流信号处理模块和温度电压信号处理模块，其中，

所述精密电阻测量模块对待测电阻两端的电压信号进行测量和处理，得到满足采集卡采集条件的电阻电压信号，电阻电压信号导入到采集卡；

气压电流信号处理模块对气压传感器输出的电流信号进行处理得到满足采集条件的气压电压信号，气压电压信号导入到采集卡；

温度电压信号处理模块对温度传感器输出的的电压信号进行参数配置得到满足采集条件的温度电压信号，温度电压信号导入到采集卡；

所述数据采集卡与所述精密电阻测量模块、气压测量模块和温度测量模块通信连接，对满足采集条件的电阻电压信号、气压电压信号和温度电压信号同时进行采集，并将采集到的电阻电压信号、气压电压信号和温度电压信号分别转化为电阻、气压和温度电压信号的数字量。

上述满足采集条件的电阻电压信号与待测电阻阻值成比例，所述满足采集条件的气压电压信号与输入电流信号成比例，使得采集卡能够直接对数据进行采集，采集卡的采集速率可调，且采集时长高于10分钟。

具体地，精密电阻信息测量记录的范围为1mΩ～100mΩ；气压信息测量记录的范围为0-1.6MPa；温度信息测量记录的范围为-200℃～600℃。

另外，由于现有技术中的精密电阻测量模块，都与存储、显示、通讯功能集成于一体，没有单独的、可以直接满足采集卡输入信号要求的测量模块，而且由于待测电阻两端的电压差信号非常微小，这些微小信号里除了待测电阻本身的电压差信号，还有因环境中的电磁和振动带来的高频干扰信号，这些干扰信号会使采集卡无法直接对电阻的电压信号进行采集，为使采集到的待测信号的真实、准确和稳定，设计了一种只含电压信号的抓取，放大和滤除噪声的功能的精密电阻测量模块，如图3所示，本发明设计的精密电阻测量模块包括精密恒流源电路、信号放大电路和输出限幅保护电路和噪声处理电路，所述噪声处理电路设置在所述信号放大电路和输出限幅保护电路之间，所述噪声处理电路一端连接所述信号放大电路，另一端连接所述输出限幅保护电路；

其中，所述精密恒流源电路连接在待测电阻两端用于提供恒定电流；

所述信号放大电路连接在待测电阻两端用于放大待测电阻两端的电压差信号，得到放大后的电压信号；

所述噪声处理电路对所述放大后的电压信号进行降噪处理，得到降噪后的电压信号；

所述输出限幅保护电路将所述降噪后的电压信号进行限幅，输出满足采集卡采集条件的电阻电压信号。

其中噪声处理电路，用于滤除高频干扰信号，提升了有效信号的占比，使数据采集卡采集到的信号更加准确。

为了使得将采集到的数据测量记录更加直观的观测，本发明设计了一种精密电阻、气压及温度信息测量记录方法用于数据处理模块，如图2所示包括以下步骤：

S1、接收数据采集模块对采集到电阻电压信号、气压电压信号和温度电压信号模数转换后的电阻、气压和温度电压信号的数字量；

S2、建立关于电阻的一元一次函数、关于气压的一元一次函数和关于温度的一元三次函数；

S3、将所述电阻、气压和温度电压信号的数字量输入到关于电阻的一元一次函数、关于气压的一元一次函数和关于温度的一元三次函数中进行计算得到对应的电阻阻值、气压值和温度值；

S4、绘制以所述电阻阻值为纵坐标、以时间为横坐标的电阻变化曲线，以所述气压值为纵坐标、以时间为横坐标的气压变化曲线，以所述温度值为纵坐标、以时间为横坐标的温度变化曲线；

S5、对所述电阻变化曲线、气压变化曲线和温度变化曲线进行实时显示；

S6、对所述电阻阻值、气压值和温度值进行实时存储。

具体地，还包括存储开始采集的起始时刻的时间戳。

实际操作时，如图4所示，开始采集前，先设置采集速率，采集卡的采集速率可调，通过直接调用采集卡动态函数库中的采集速率实现速率可调，且采集时长高于10分钟。按下开始采集按钮后，数据处理模块开始接收数据采集模块采集到的各电压信号，并进行处理得到对应的电阻阻值、气压值和温度值，将电阻阻值、气压值和温度值以文本格式进行存储，默认记录保存到计算机文件夹中，文件夹用开始采集的起始时刻命名，命名格式为年-月-日时分秒.txt，数据记录保存格式如图5所示，实时记录下时间和对应时刻下的电阻阻值、气压值和温度值，并且将实时的电阻阻值、气压值和温度值变化直观的显示出来。需要注意的是，在数据采集完毕时，需要单击如图6所示的按钮“采集中按下停止”，因为此时数据在内存中，还没有写入硬盘，如果关闭采集界面会造成数据丢失。若采集完毕，关闭显示界面，下一次采集重复上述步骤重新采集。若采集完毕未关闭显示界面，下次采集时需要单击如图7所示的按钮进行软件和显示界面的初始化，然后再进行数据的重新采集。

可以理解的是，通过上述描述的过程，可以实现的是数据采集卡能够同时对满足采集条件的电阻电压、气压电压、温度电压信号进行采集，并且采集速率可调，通过数据处理模块实时记录、分析和显示处理后的数据。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种精密电阻、气压及温度信息测量记录方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、接收数据采集模块对采集到电阻电压信号、气压电压信号和温度电压信号模数转换后的电阻、气压和温度电压信号的数字量；

S2、建立关于电阻的一元一次函数、关于气压的一元一次函数和关于温度的一元三次函数；

S3、将所述电阻、气压和温度电压信号的数字量输入到关于电阻的一元一次函数、关于气压的一元一次函数和关于温度的一元三次函数中进行计算得到对应的电阻阻值、气压值和温度值；

S4、绘制以所述电阻阻值为纵坐标、以时间为横坐标的电阻变化曲线，以所述气压值为纵坐标、以时间为横坐标的气压变化曲线，以所述温度值为纵坐标、以时间为横坐标的温度变化曲线；

S5、对所述电阻变化曲线、气压变化曲线和温度变化曲线进行实时显示；

S6、对所述电阻阻值、气压值和温度值进行实时存储。

2.根据权利要求1所述的一种精密电阻、气压及温度信息测量记录方法，其特征在于，还包括存储开始采集的起始时刻的时间戳。

3.根据权利要求1所述的一种精密电阻、气压及温度信息测量记录方法，其特征在于，将所述电阻阻值、气压值和温度值以文本格式进行存储，并用开始采集的起始时刻命名所述文本格式文档所在的文件夹。

4.根据权利要求1所述的一种精密电阻、气压及温度信息测量记录方法，其特征在于，精密电阻信息测量记录的范围为1mΩ～100mΩ；气压信息测量记录的范围为0-1.6MPa；温度信息测量记录的范围为-200℃～600℃。

5.根据权利要求1所述的一种精密电阻、气压及温度信息测量记录方法，所述数据采集模块包括采集卡、精密电阻测量模块、气压电流信号处理模块和温度电压信号处理模块，其中，

所述精密电阻测量模块对待测电阻两端的电压信号进行测量和处理，得到满足采集卡采集条件的电阻电压信号，电阻电压信号导入到采集卡；

气压电流信号处理模块对气压传感器输出的电流信号进行处理得到满足采集条件的气压电压信号，气压电压信号导入到采集卡；

温度电压信号处理模块对温度传感器输出的的电压信号进行参数配置得到满足采集条件的温度电压信号，温度电压信号导入到采集卡；

所述数据采集卡与所述精密电阻测量模块、气压测量模块和温度测量模块通信连接，对满足采集条件的电阻电压信号、气压电压信号和温度电压信号同时进行采集，并将采集到的电阻电压信号、气压电压信号和温度电压信号分别转化为电阻、气压和温度电压信号的数字量。

6.根据权利要求5所述的一种精密电阻、气压及温度信息测量记录方法，其特征在于，所述精密电阻测量模块包括精密恒流源电路、信号放大电路和输出限幅保护电路和噪声处理电路，所述噪声处理电路设置在所述信号放大电路和输出限幅保护电路之间，所述噪声处理电路一端连接所述信号放大电路，另一端连接所述输出限幅保护电路；

其中，所述精密恒流源电路连接在待测电阻两端用于提供恒定电流；

所述信号放大电路连接在待测电阻两端用于放大待测电阻两端的电压差信号，得到放大后的电压信号；

所述噪声处理电路对所述放大后的电压信号进行降噪处理，得到降噪后的电压信号；

所述输出限幅保护电路将所述降噪后的电压信号进行限幅，输出满足采集卡采集条件的电阻电压信号。

7.根据权利要求5所述的一种精密电阻、气压及温度信息测量记录方法，其特征在于，所述满足采集条件的电阻电压信号与待测电阻阻值成比例，所述满足采集条件的气压电压信号与输入电流信号成比例。

8.根据权利要求5所述的一种精密电阻、气压及温度信息测量记录方法，其特征在于，所述数据采集模块的采集卡的采集速率可调，且采集时长高于10分钟。

9.一种精密电阻、气压及温度信息测量记录系统，包括数据采集模块和数据处理模块，所述数据采集模块和所述数据处理模块通信连接；

所述数据采集模块采集电阻电压信号、气压电压信号和温度电压信号并对所述电阻电压信号、气压电压信号和温度电压信号进行模数转换得到电阻、气压和温度电压信号的数字量，并将电阻、气压和温度电压信号的数字量传输给所述数据处理模块；

所述数据处理模块对接收到的所述电阻、气压和温度电压信号的数字量进行处理转换，得到对应的电阻阻值、气压值和温度值，并对所述电阻阻值、气压值和温度值进行实时显示和存储。

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